Collections.synchronizedMap() 和 ConcurrentHashMap 区别

[Q&A] 如何线程安全的使用 HashMap？

无非就是以下三种方式

Map<String, Object> map2 = new Hashtable<String, Object>();

Map<String, Object> map3 = new ConcurrentHashMap<String, Object>();

Map<String, Object> map4 = Collections.synchronizedMap(new HashMap<String, Object>());
1
2
3
4
5

Further Reading ：线程安全的Map

---

实现原理

Collections.synchronizedMap() : 这是一个静态工厂方法，它接收一个现有的 Map 实例作为参数，并返回一个经过包装的线程安全的 Map。

使用一个全局的锁来确保线程安全，无论是读取还是写入操作都会获取这把锁，这意味着所有的操作都是互斥的，即在同一时刻只能有一个线程进行操作，因此不能说它是原子级别的操作，除非操作本身就是原子性的（例如，简单的 get 或 put 操作针对的是单个对象引用）。

在高并发环境下，当多个线程同时访问不同的键值对时，可能会导致性能瓶颈。

---

ConcurrentHashMap 采用了一种粒度更细的锁机制（通常称为分段锁或者分区锁），将内部的数据结构划分为多个部分或桶（bucket），每个桶都可以独立地加锁和解锁，从而实现了更高的并发性能。在大多数情况下，多个线程可以同时对不同键进行读写操作，而不会相互阻塞，除非它们碰巧要修改同一个桶内的数据。

ConcurrentHashMap 还提供了额外的原子操作方法，比如 putIfAbsent, remove, replace, computeIfAbsent, computeIfPresent 等

底层实现不同

Collections.synchronizedMap 是使用一个包装器类来实现的。
ConcurrentHashMap 是使用数组+链表来实现的。

迭代器

Collections.synchronizedMap 中的迭代器是同步的，即在迭代期间其他线程不能修改 Map 中的内容。
ConcurrentHashMap 中的迭代器是弱一致性的，即在迭代期间其他线程可以修改 Map 中的内容，但是不保证迭代器能够访问到最新的修改。

空值不同

Collections.synchronizedMap 允许 key 或 value 插入 null 值。
ConcurrentHashMap 不允许 key 或 value 插入 null 值。

对于 ConcurrentHashMap 不允许插入 null 值的问题，有人问过 ConcurrentHashMap 的作者 Doug Lea，以下是他回复的邮件内容：
The main one is that if map.get(key) returns null, you can’t detect whether the key explicitly maps to null vs the key isn’t mapped. In a non-concurrent map, you can check this via map.contains(key),but in a concurrent one, the map might have changed between calls.
参考：为什么ConcurrentHashMap不允许插入null值？

扩容方式不同

Collections.synchronizedMap 的扩容方式是通过创建一个新的 Map，并将旧的 Map 中的内容复制到新的 Map 中来实现的。
ConcurrentHashMap 的扩容方式是通过增加 Segment 的数量来实现的。

总结

ConcurrentHashMap 在高并发的情况下性能更好。Collections.synchronizedMap 在低并发的情况下更加简单易用。

参考

一文读懂Collections.sychronizedMap 与 ConcurrentHashMap 的区别
synchronizedMap 和 concurrenthashmap 分别适用于什么场景？
Collections.synchronizedMap()与ConcurrentHashMap的区别